JP5549831B2 - 無線通信装置、マルチホップ無線通信システム、無線通信方法およびマルチホップ無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップ無線通信に使用可能な無線通信装置、マルチホップ無線通信システム、無線通信方法およびマルチホップ無線通信方法に関する。

あらゆるものがネットワークで接続されたユビキタス時代が到来することが予想されている。既に現在、安価かつ多量に安定して供給されるようになった無線通信用デバイス・装置が、我々の日々の生活に浸透し、携帯電話や無線LAN（Local Area Network）に代表されるように、各家庭で使われてきている。

ユビキタス時代の無線通信デバイスは、現在利用されている携帯電話、無線LAN機器などよりも高速な通信を低電力に行うことが期待されている。

無線通信デバイスの動作電力を低減する方法として、マルチホップ通信方式が提案されている。マルチホップ通信方式は、データの送り手からデータの受け手までの間に、通信を中継する無線通信機器を何段か経由して、情報を伝達する方法である。

無線通信に必要な電力は、通信距離の二乗から四乗に比例して増加する。このため、データの送り手が、データの受け手と、直接通信を行うよりも、通信距離を何段かに分割して通信を行うほうが電力効率を高くできる。

図７は、データの送り手がデータの受け手へ電波を直接輻射して無線通信を行う場合（非マルチホップ無線通信）と、データの送り手とデータの受け手との間に複数個の無線中継機を置くマルチホップ無線通信を行う場合と、の電波の広がりの違いを示す図である。

図７では、複数の無線通信装置１００が示されている。マルチホップ通信では、データの送り手がデータの受け手と直接無線通信を行う場合に比べ、電波の広がりの範囲が狭い。このため、通信システム全体である全無線通信装置の総消費電力は、マルチホップ通信のほうが、直接通信に比べ、小さくすることができる。

また、高速通信を行う方法としても、中継ノードもしくはリレーノードと呼ばれる無線器（無線通信装置）を介して通信を行うことが喧伝されている。

このため、無線通信用デバイス・装置の高速化および低電力化の進展には、中継ノードを介したマルチホップ通信の技術開発が必須となっている。

非特許文献１には、マルチホップ通信が可能なデバイス・装置の仕様が提案されている。

非特許文献１の図１（Figure 1）では、無線通信デバイスでネットワークを構成し、それぞれのデバイスが取得したデータをサーバー（PAN Coordinator）に送る機構が示されている。この例では、末端の無線器の電力消費を低減する検討がなされているが、データ通信速度は２５６kbps程度の低速通信に留まっている。

マルチホップ通信を効率的に行う技術として、特許文献１には、無線通信基地局と中継局との通信リンクの無線通信帯域と、中継局と無線端末との通信リンクの無線通信帯域と、を異なるように設定することで、同一セル内に干渉無しの多重リンクを実現する技術が記載されている。

この場合、中継局は、第１周波数帯域の信号を基地局から受信すると、その信号の周波数帯域を第２周波数帯域に変更し、その第２周波数帯域の信号を端末に送信する。そして、この中継局は、第２周波数帯域の信号を送信している間、第１周波数帯域の信号を受信する。

特開２００７−１１６７０３号公報

アイ・イー・イー・イー コンピュータソサエティー 804.15.4、Part 15.4、ワイヤレス・ミディアム・アクセス・コントロール・アンド・フィジカル・レイヤ・スペシフィケーションズ・フォー・ローレイト・ワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワークス (IEEE Computer Society, 804.15.4, Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)) (Figure 1.)

非特許文献１に開示された無線通信システムには、以下のような問題がある。

マルチホップ無線通信は、端末の電力と電波輻射を抑制できるが、一方で、データ通信を中継・転送する端末の中継処理に一定の時間が必要である。

このため、中継端末を複数段経由する通信を行うと、中継処理時間は、中継段数に比例して増加する。よって、送信側端末がデータを送り出してから受信側端末がデータを受け取るまでに時間がかかる。

特に、単一周波数帯域を送信と受信の両方に利用するマルチホップ無線通信では、送信する電波が、受信する電波に重畳しないよう、受信と送信を時間的に切り分ける必要がある。このため、受信と送信を同時に行うことができない。よって、送信側端末がデータを送り出してから受信側端末がデータを受け取るまでに時間がかかってしまうという課題がある。

図８は、受信と送信を時間的に切り分けてマルチホップ無線通信を行った場合の例を示した説明図である。

図８では、送信側端末０Ａは、無線通信装置１Ａ〜４Ａを用いたマルチホップ無線通信で、データを受信側端末５Ａに通信する。この場合、送信側端末０Ａは、期間ｔ１で、データａを無線通信装置１Ａに送信した後、期間ｔ２では、データｂを無線通信装置１Ａに送信できず、期間ｔ２で、無線通信装置１Ａがデータａを無線通信装置２Ａに送信した後、期間ｔ３で、データｂを無線通信装置１Ａに送信する。

よって、送信側端末０Ａが、複数のデータを順番に送信する場合、データ送信用の待ち時間が必要となり、複数のデータの通信に時間がかかってしまうという課題がある。

特許文献１に開示された中継局では、受信用周波数帯域と送信用周波数帯域とが異なる。このため、この中継局は、第１周波数帯域の信号を基地局から受信すると、その信号の周波数帯域を第２周波数帯域に変更し、その第２周波数帯域の信号を端末に送信し、その第２周波数帯域の信号を送信している間、第１周波数帯域の信号を受信する。つまり、この中継局は、受信と送信とを同時に行える。

図９は、特許文献１に開示された中継局を用いてマルチホップ無線通信を行った場合の例を示した説明図である。

この場合、送信側端末０Ｂは、期間ｔ１１で、データａを中継局１Ｂに送信した後、期間ｔ１２で、データｂを中継局１Ｂに送信できる。このため、データ送信用の待ち時間は発生せず、複数のデータを通信するのに要する時間を短縮することが可能になる。

しかしながら、この中継局は、受信周波数帯域と送信周波数帯域が固定されている。このため、マルチホップ通信での奇数番目に存在する中継局と、マルチホップ通信での偶数番目に存在する中継局とでは、受信周波数帯域と送信周波数帯域が逆になる。よって、２種類の中継局が必要になってしまい、マルチホップ通信システムの構成が複雑になってしまうという課題があった。

また、マルチホップ通信においては、通信経路を変更する場合が多々発生する。例えば、図９において、中継局２Ｂが故障もしくは電源遮断などで通信ができない状況に陥ると、中継局１Ｂは、中継局２Ｂと通信できなくなり中継局３Ｂと通信を行おうとする。

この場合、特許文献１に開示された中継局では、中継局１Ｂの送信周波数帯域と中継局２Ｂの受信周波数帯域が異なることから、両者は通信を行うことができないと言う課題がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決可能な無線通信装置、マルチホップ無線通信システム、無線通信方法およびマルチホップ無線通信方法を提供することである。

本発明の無線通信装置は、送信元が送信用の周波数帯域を一定時間間隔で切り替えながら送信したデータを中継する無線通信装置であって、前記送信用の周波数帯域の切り替えに対応し受信周波数帯域を切り替えることによって、前記送信元が送信しているデータを受信する受信手段と、前記受信手段にて受信されたデータを格納する格納手段と、前記受信手段が、前記受信周波数帯域を、前記格納手段内のデータを受信した際に用いた特定受信周波数帯域から他の受信周波数帯域に切り替えると、前記特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、当該格納手段内のデータを送信する送信制御手段と、を含む。

本発明のマルチホップ無線通信システムは、上記複数の無線通信装置を含み、前記複数の無線通信装置を用いてマルチホップ無線通信を行う。

本発明の無線通信方法は、送信元が送信用の周波数帯域を一定時間間隔で切り替えながら送信したデータを中継する無線通信装置が行う無線通信方法であって、前記送信用の周波数帯域の切り替えに対応し受信周波数帯域を切り替えることによって、前記送信元が送信しているデータを受信し、前記受信されたデータを格納手段に格納し、前記受信周波数帯域を、前記格納手段内のデータを受信した際に用いた特定受信周波数帯域から他の受信周波数帯域に切り替えると、前記特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、当該格納手段内のデータを送信する。

本発明のマルチホップ無線通信方法は、上記複数の無線通信装置を含むマルチホップ無線通信システムが行うマルチホップ無線通信方法であって、前記複数の無線通信装置が共同してマルチホップ無線通信を行う。

本発明によれば、無線通信装置の低電力動作が可能なマルチホップ通信において、データを送信元から１つまたは多段の無線通信装置を経由して受信元に届ける場合の無線伝送に必要な遅延時間を低減でき、かつ、マルチホップ通信システムの構成の簡略化を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態の無線通信装置１を示したブロック図である。 図１に示した無線通信装置１を複数用いたマルチホップ無線通信システムの動作を説明するための説明図である。 通信データを説明するための説明図である。 関連技術の映像無線マルチホップ通信時の、中継局の動作の説明図である。 本発明の一実施形態の無線通信装置を中継局に用い、受信データのデータ正当性確認を行った後に次段の中継局にデータを送信する場合の、映像無線マルチホップ通信時の、中継局の動作の説明図である。 本発明一実施形態の無線通信装置を中継局に用い、受信データのデータ正当性確認を行なわずに次段の中継局にデータを送信する場合の、映像無線マルチホップ通信時の、中継局の動作の説明図である。 非マルチホップ無線通信とマルチホップ無線通信を行う場合の電波の広がりの違いを示す図である。 受信と送信を時間的に切り分けてマルチホップ無線通信を行った場合の例を示した説明図である。 特許文献１に開示された中継局を用いてマルチホップ無線通信を行った場合の例を示した説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の無線通信装置１を示したブロック図である。

図１において、無線通信装置１は、マルチホップ通信に使用可能である。無線通信装置１は、送信元が送信用の周波数帯域を一定時間間隔で切り替えながら送信したデータを中継する。以下の説明では、送信用の周波数帯域は、一定時間間隔で、周波数帯域ｆ０またはｆ１に切り替えられるものとする。

無線通信装置１は、受信機２と、格納部３と、送信制御部４と、を含む。格納部３は、受信データレジスタ３ａと、送信データレジスタ３ｂと、を含む。送信制御部４は、受信データフレームチェックおよび全体制御論理部（以下、単に「制御部」と称する）４ａと、送信機４ｂと、を含む。

受信機２は、一般的に受信手段と呼ぶことができる。受信機２は、送信元での送信用の周波数の切り替えに応じて受信周波数を切り替えることによって、送信元が送信しているデータを受信する。

受信機２は、受信周波数帯域として、周波数帯域ｆ０およびｆ１を利用可能である。受信機２は、周波数帯域ｆ０およびｆ１のいずれかを受信周波数帯域として選択し、送信元での送信用の周波数帯域の切り替えに応じて、一定時間間隔で、その選択を切り替える。

受信機２は、送信用の周波数帯域の切り替えに応じて送信される切り替え信号を受信可能であり、この切り替え信号を受信すると、受信周波数帯域を切り替える。一例として、一般的に用いられるビーコン信号を切り替え信号として用いることができる。以下では、切り替え信号としてビーコン信号を用いた例を説明する。

受信機２は、ビーコン信号を受信すると、そのビーコン信号を制御部４ａに提供する。

また、受信機２は、リセット信号を受信可能である。

なお、リセット信号を受信した際に受信機２が選択する受信周波数帯域は、予め受信機２に設定されている。例えば、受信機２が最初に選択する受信周波数帯域を示す初期受信周波数情報が、受信機２に予め登録され、無線通信装置１がリセット信号を開始すると、受信機２は、その登録された初期受信周波数情報が示す受信周波数帯域を選択する。この場合、初期受信周波数情報を登録することによって、リセット信号を受信した際に受信機２が選択する受信周波数帯域を設定することができる。

また、受信機２は、リセット信号を受信すると、そのリセット信号を制御部４ａに提供する。

格納部３は、一般的に格納手段と呼ぶことができる。格納部３は、受信機２にて受信されたデータを格納する。

受信データレジスタ３ａは、一般的に第１記憶手段と呼ぶことができる。受信データレジスタ３ａは、例えば、デュアルポートメモリであり、受信機２にて受信されたデータを格納する。

送信データレジスタ３ｂは、一般的に第２記憶手段と呼ぶことができる。送信データレジスタ３ｂは、例えば、デュアルポートメモリである。送信データレジスタ３ｂには、受信データレジスタ３ａに格納されたデータが複写される。例えば、受信データレジスタ３ａは、受信機２にて受信されたデータを格納すると、そのデータを、送信データレジスタ３ｂに複写する。

送信制御部４は、一般的に送信制御手段と呼ぶことができる。

送信制御部４は、受信機２が、受信周波数帯域を、格納部３内のデータを受信した際に用いた受信周波数帯域（以下「特定受信周波数帯域」と称する）から他の受信周波数帯域に切り替えると、特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、格納部３内のデータを送信する。

制御部４ａは、一般的に判断手段と呼ぶことができる。

制御部４ａは、格納部３内のデータに含まれるデータ検証用情報に基づいて、そのデータが正当であるかを判断する。

制御部４ａは、格納部３内のデータが正当であると判断すると、送信データレジスタ３ｂに、送信開始指示を提供する。送信データレジスタ３ｂは、送信開始指示を受け付けると、送信データレジスタ３ｂ内のデータを、送信機４ｂに提供する。

一方、制御部４ａは、格納部３内のデータが正当であると判断すると、送信データレジスタ３ｂ内のデータを削除する。

また、制御部４ａは、受信機２からリセット信号を受け付けると、送信機４ｂにそのリセット信号を提供する。

また、制御部４ａは、受信機２からビーコン信号を受け付けると、送信機４ｂにそのビーコン信号を提供する。

送信機４ｂは、一般的に送信手段と呼ぶことができる。

送信機４ｂは、送信周波数帯域として、周波数帯域ｆ０およびｆ１を利用可能である。送信機４ｂは、周波数帯域ｆ０およびｆ１のいずれかを送信周波数帯域として選択し、送信元での送信用の周波数帯域の切り替えに応じて、一定時間間隔で、その選択を切り替える。

送信機４ｂは、リセット信号を受け付けると、予め送信機４ｂに設定されている初期送信周波数情報が示す送信周波数帯域を選択する。この場合、初期送信周波数情報を登録することによって、リセット信号を受信した際に送信機４ｂが選択する受信周波数帯域を設定することができる。

なお、送信機４ｂ内の初期送信周波数情報が示す送信周波数帯域と、受信機２内の初期受信周波数情報が示す受信周波数帯域とが、互いに異なるように、初期送信周波数情報と初期受信周波数情報が設定される。

また、送信機４ｂは、ビーコン信号（切り替え信号）を受け付けると、送信周波数帯域を切り替える。

送信機４ｂは、制御部４ａにて格納部３内のデータが正当であると判断されると、特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、格納部３内のデータを送信する。本実施形態では、送信機４ｂは、送信データレジスタ３ｂ内のデータを受け付けると、そのデータを、特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて送信する。

本実施形態では、受信機２のデータ通信速度の時間平均値と、送信機４ｂのデータ通信速度の時間平均値とが、同じになるように、受信機２と送信機４ｂが設定されている。

次に、動作を説明する。

図２は、図１に示した無線通信装置１を複数用いたマルチホップ無線通信システムの動作を説明するための説明図である。

図２において、無線通信装置１Ｃ〜４Ｃのそれぞれは、図１に示した無線通信装置１と同一構成である。送信側端末０Ｃおよび無線通信装置１Ｃ〜４Ｃは、送信元としても機能する。

送信側端末０Ｃは、送信用の周波数帯域を、一定時間間隔で、周波数帯域ｆ０と周波数帯域ｆ１との間で択一的に切り替えながら、データを送信する。

また、送信側端末０Ｃは、無線通信装置１Ｃ〜４Ｃおよび受信側端末５Ｃにリセット信号を送信し、その後、データを送信しながら、送信用の周波数帯域の切り替えタイミングに応じた一定時間間隔で、無線通信装置１Ｃ〜４Ｃおよび受信側端末５Ｃにビーコン信号を送信する。

無線通信装置１Ｃ〜４Ｃは、リセット信号と、予め登録されている初期受信周波数情報および初期送信周波数情報と、ビーコン信号と、に基づいて、以下のように動作する。

無線通信装置１Ｃおよび３Ｃは、送信側端末０Ｃが、送信用の周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いると共に、送信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いる。

無線通信装置１Ｃおよび３Ｃは、送信側端末０Ｃが、送信用の周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いると共に、送信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いる。

無線通信装置２Ｃおよび４Ｃは、無線通信装置１Ｃおよび３Ｃが送信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いると共に、送信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いる。

無線通信装置２Ｃおよび４Ｃは、無線通信装置１Ｃおよび３Ｃが送信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いると共に、送信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いる。

受信側端末５Ｃは、送信側端末０Ｃが、送信用の周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ０を用いる。

受信側端末５Ｃは、送信側端末０Ｃが、送信用の周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いている間、受信周波数帯域として周波数帯域ｆ１を用いる。

期間ｔ２１において、送信側端末０Ｃが、周波数帯域ｆ０を用いてデータａを送信すると、無線通信装置１Ｃでは、受信機２が、周波数帯域ｆ０のデータａを受信し、データａを、受信データレジスタ３ａに格納すると共に、制御部４ａに提供する。

受信データレジスタ３ａは、データａを格納すると、データａを送信データレジスタ３ｂに複写する。

制御部４ａは、データａを受け付けると、データａに含まれるデータ検証用情報に基づいて、データａが正当であるかを判断する。

一般的に通信データは、プリアンブル信号をデータの先頭に持ち、一つのパケットに含まれるデータが正常に受信できたか否かを判断するフィールドを最後尾にもつ。

図３は、通信データを説明するための説明図である。

図３において、通信データ３０は、CRC（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）と呼ばれるデータの誤り（受信データの一部が欠落するなどの問題）の検知を行うためのCRC情報を格納するフィールドを、データ最後尾に持つ。なお、CRC情報は、一般的にデータ検証用情報と呼ぶことができる。

制御部４ａは、データａ内のCRC情報を用いて、データａが正当であるかを判断する。

なお、この例では、以下の式(A)で求められる処理時間が必要となる。
[データ長（bit）／通信速度（bps）]+[CRC照合処理] ・・・(A)
また、この処理時間は、データの送り手からデータの受け手までのデータ通信時間に対して、マルチホップ段数に比例して加算される。n段ホップすると、n倍の処理時間が加算されて必要となる。

制御部４ａは、データａのCRCチェックを行った結果、データａの正当性が確認できたら、送信データレジスタ３ｂに、送信開始指示を提供する。

送信データレジスタ３ｂは、送信開始指示を受け付けると、送信データレジスタ３ｂ内のデータを、送信機４ｂに提供する。

その後、期間ｔ２２になると、受信機２が、受信周波数帯域を、周波数帯域ｆ０から周波数帯域ｆ１に切り替えると共に、送信機４ｂは、周波数帯域ｆ０を送信周波数帯域として用いて、送信データレジスタ３ｂから提供されたデータａを送信する。

送信機４ｂが周波数帯域ｆ０を用いてデータａを送信している間、受信機２が、周波数帯域ｆ１のデータｂを、送信側端末０Ｃから受信し、データｂを、受信データレジスタ３ａに格納すると共に、制御部４ａに提供する。以下、同様の動作が実行される。

また、他の無線通信装置２Ｃ〜４Ｃも、図２に示すように動作する。

本実施形態によれば、受信機２がデータを受信した期間の次に期間には、CRCチェックが完了したデータが、送信機４ｂから送信される。

また、受信データレジスタ３ａは、受信したデータを送信データレジスタ３ｂに複写した次の瞬間から、新たな受信データの保持が可能となる。

制御部４ａでのCRCチェックに必要な時間および受信データレジスタ３ａ内のデータを送信データレジスタ３ｂに複写し受信データレジスタ３ａ内のデータをクリアするのに必要な時間は、図１に示す無線通信装置１のシステム動作クロックで数サイクル程度である。

近年の無線通信装置１の動作クロックは、１００MHz程度以下であるため、数１０ns程度の時間遅延しか必要としない。

したがって、上式(A)におけるCRCチェック時間は、数１０ns程度となり、マルチホップ通信に伴う時間遅延に大きな影響を与えない。

また、送受信に用いる通信周波数帯域を、マルチホップ段数やデータ通信速度の大小に応じて、多数の無線通信装置を含むネットワーク中で適宜設定することで、他の無線システムからの電波干渉を低減することが可能になる。

例えば、マルチホップの前段の部分が、周波数領域ｆ３を使用した他の無線通信ネットワークと隣接し、マルチホップの後段の部分が、周波数領域ｆ０を使用した他の無線通信ネットワークと隣接している場合、マルチホップの前段の部分では、通信周波数帯域として周波数帯域ｆ０およびｆ１を用い、マルチホップの後段の部分では、通信周波数帯域として周波数帯域ｆ１およびｆ２（もしくは周波数帯域ｆ２およびｆ３）を用いるなどの対応が考えられる。

次に、本実施形態の効果を説明する。

本実施形態によれば、無線通信装置１内の受信機２は、送信元での送信用の周波数帯域の切り替えに応じて受信周波数帯域を切り替えることによって、送信元が送信しているデータを受信する。格納部３は、受信機２にて受信されたデータを格納する。送信制御部４は、受信周波数帯域を、格納部３内のデータを受信した際に用いた特定受信周波数帯域から他の受信周波数帯域に切り替えると、特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、格納部３内のデータを送信する。

このため、無線通信装置１が、マルチホップ通信の中継局として使用されれば、マルチホップ通信を行うことにより、無線通信装置１の低電力動作が可能になる。

さらに、無線通信装置１では、受信用周波数帯域と送信用周波数帯域とが異なるので、受信と送信とを同時に行える。よって、受信と送信を時間的に切り分ける必要がなくなり、複数のデータを通信するのに要する時間を短縮することが可能になる。

この結果、送信と受信で利用する電波の分離を容易にすることができ、帯域利用効率を高く保ったまま、送受信を同時並行して実施するマルチホップ通信を行うことができる。

なお、公知のFDD（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）方式は、受信と送信を同時に並行して実行するが、同一周波数帯域内のチャネルによる送受信分離であるため、帯域利用効率が悪く、送受信の分離に高価な帯域フィルタが必要であった。

これに対して、本実施形態では、受信用周波数帯域と送信用周波数帯域とを任意に設定できるため、例えば、受信用周波数帯域と送信用周波数帯域として、互いに干渉しない２つの搬送周波数帯域が使用されれば、帯域利用効率を良くでき、送受信の分離に高価な帯域フィルタを不要にすることができる。

さらに、無線通信装置１では、受信用周波数帯域と送信用周波数帯域のそれぞれが切り替わる。

このため、例えば、マルチホップ通信開始時の各無線通信装置１の受信用周波数帯域と送信用周波数帯域とを適宜設定することによって、無線通信装置１を、マルチホップ無線通信システム内のすべての中継局として使用することが可能になる。よって、マルチホップ無線通信システム内の中継局、つまり、無線通信装置の構成を共通にすることが可能になる。

本実施形態では、受信機２のデータ通信速度の時間平均値と、送信制御部４のデータ通信速度の時間平均値とを、同一にしてある。

この場合、受信機２および送信機４ｂでのデータの滞留や送信データが受信データに上書きされて消失することを防止することが可能になる。

送受信機の利用周波数帯域を切り替えるタイミングは、個々の無線通信システムに依存するが、本実施形態では、受信機２および送信機４ｂの通信周波数帯域を、ビーコン信号を用いて切り替える。

この場合、マルチホップ無線通信システム内のすべての無線通信装置１の通信周波数帯域の切り替えを簡便に行うことができる。結果、マルチホップ通信を中継する無線通信装置１のデータ通信速度を向上することができる。さらに、マルチホップ通信を中継するすべての無線通信装置が同一の構成であり、送信と受信のそれぞれの周波数を動的に指定することができることから、中継段数の変化にも柔軟に対応できる。例えば、図９において、中継局２Ｂが何らかの障害により通信が不可能な状態に陥った場合にも、中継局３Ｂ、中継局４Ｂおよび中継局５Ｂの送信に用いる周波数帯域および受信に用いる周波数帯域を変更することで、無線通信装置０Ｂから無線通信装置５Ｂまでの無線通信を行うことができる。

また、本実施形態では、制御部４ａは、格納部３内のデータに含まれるデータ検証用情報に基づいて、そのデータが正当であるかを判断する。送信機４ｂは、制御部４ａにて格納部３内のデータが正当であると判断されると、特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、格納部３内のデータを送信する。

この場合、有効なデータのみを送信することが可能になる。

上述の、データ検証用情報を用いてデータの正当性を確認した後にデータを送信する場合、正当性評価に必要なデータパケット単位の通信データが受信できてからでないと、送信ができない。このため、式（Ａ）に示す処理時間が各中継局の処理に必要となる。

よって、さらに高速な通信が必要な場合は、送信制御部４は、データ検証用情報を用いたデータ正当性確認を行わずにデータ送信を行うことで、式（Ａ）の処理時間をほぼ０にすることができる。

例えば、映像信号をマルチホップ無線通信する無線カメラネットワークシステムの場合、映像データ中の数ビットの誤りは、用途上問題にならない場合が多々存在する。一方で、このシステムを防犯・防災用途に用いる場合、犯罪・災害発生の映像を緊急に遅延なく通信することが求められる。

したがって、送信制御部４が、ビーコンやコマンド信号などのデータ制御信号や、通信データの属性に基づいて、データの正当性評価を行うか行わないかを選択することで、より高速なマルチホップ無線通信が実現でき、応用範囲を広げることができる。

この場合、例えば、送信制御部４は、受信データレジスタ３ａ内のデータに含まれるデータ検証用情報に基づいて、そのデータが正当であるかを判断し正当であると判断した場合に特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて送信データレジスタ３ｂ内のデータを送信する第１送信モードと、受信データレジスタ３ａ内のデータが正当であるかを判断することなく送信データレジスタ３ｂ内のデータを送信する第２送信モードと、を択一的に実行する。

また、送信制御部４は、受信データレジスタ３ａ内のデータの属性またはそのデータを制御するコマンドに基づいて、第１送信モードと第２送信モードとのいずれかを選択して実行する。

例えば、受信データレジスタ３ａ内のデータが、属性として、監視用を示す情報を有している場合には、送信制御部４は、第１送信モードと第２送信モードのうちの第２送信モードを選択して実行する。

また、例えば、受信データレジスタ３ａ内のデータが、属性として、高画質用を示す情報を有している場合には、送信制御部４は、第１送信モードと第２送信モードのうちの第１送信モードを選択して実行する。

また、例えば、送信制御部４が、受信データレジスタ３ａ内のデータを制御するコマンドとして、第１送信モードを指定する第１送信モード指定コマンドを受信した場合、送信制御部４は、第１送信モードと第２送信モードのうちの第１送信モードを選択して実行する。

また、例えば、送信制御部４が、受信データレジスタ３ａ内のデータを制御するコマンドとして、第２送信モードを指定する第２送信モード指定コマンドを受信した場合、送信制御部４は、第１送信モードと第２送信モードのうちの第２送信モードを選択して実行する。

図４は、現在実用化されている無線マルチホップ通信中継局にて、映像通信を行っている様子を示す説明図である。

一つの映像は、そのデータ容量に応じて、いくつかの通信パケットに分割されて送信される。

中継局は、各通信パケットの受信（図中Rxで表示）を行うと、データ正当性確認を行った後に、次段の中継局にデータを送信（図中Txで表示）する。中継局は、データ送信が終わるまでは、次のデータを受信できないため、Rx動作とTx動作とを交互に行う。

図５および図６は、本実施形態による無線マルチホップ通信中継局にて、映像通信を行っている様子を示す説明図である。

図５は、受信データのデータ正当性確認を行った後に次段の中継局にデータを送信する第１送信モードが実行されている場合の通信動作を示している。図６は、受信データのデータ正当性確認を行なわずに次段の中継器にデータを送信する第２通信モードが実行されている場合の通信動作を示している。

図５に示すように、受信データのデータ正当性確認を行う場合は、通信パケットの受信を行い、データ正当性確認を行った後に次段の中継局にデータを送信すると同時に、次のパケットの受信が行える。Rx動作とTx動作とが同時に行えることにより、図４の場合に比べ、データ通信中継が高速に行える。

図６に示すように、受信データのデータ正当性確認を行なわない場合は、最初の通信パケットをすべて受信してから送信動作に移る必要がなく、最初の通信パケットの受信と送信をほぼ同時に行うことが可能となるため、映像信号のようなたくさんの通信パケットを用いる大容量のデータ通信時には、データ通信中継に必要な時間を、図４の場合に比べ、ほぼ半分に短縮することができる。

以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

（産業上の利用可能性）
本実施形態は、ユビキタス無線ネットワーク用途に適した高速低電力低コストな無線通信ネットワークシステムを提供するものである。

本実施形態の活用例として、監視カメラネットワークを用いた安全確保システム、高速映像配信システム、入退場検査システムや物流管理、医療現場での患者管理など、広範囲に使用される無線通信システム応用が挙げられる。

１、１Ｃ〜４Ｃ 無線通信装置
２ 受信機
３ 格納部
３ａ 受信データレジスタ
３ｂ 送信データレジスタ
４ 送信制御部
４ａ 制御部
４ｂ 送信機
０Ｃ 送信側端末
５Ｃ 受信側端末

Claims (11)

1. 送信元が送信用の周波数帯域を一定時間間隔で切り替えながら送信したデータを中継する無線通信装置であって、
   前記送信用の周波数帯域の切り替えに対応し受信周波数帯域を切り替えることによって、前記送信元が送信しているデータを受信する受信手段と、
   前記受信手段にて受信されたデータを格納する格納手段と、
   前記受信手段が、前記受信周波数帯域を、前記格納手段内のデータを受信した際に用いた特定受信周波数帯域から他の受信周波数帯域に切り替えると、前記特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、当該格納手段内のデータを送信する送信制御手段と、を含む無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記受信手段のデータ通信速度の時間平均値と、前記送信制御手段のデータ通信速度の時間平均値とが、同じである、無線通信装置。
3. 請求項１または２に記載の無線通信装置において、
   前記受信手段は、前記送信用の周波数帯域の切り替えに応じて送信される切り替え信号を受信可能であり、当該切り替え信号を受信すると、前記受信周波数帯域を切り替える、無線通信装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
   前記送信制御手段は、
   前記格納手段内のデータに含まれるデータ検証用情報に基づいて、当該データが正当であるかを判断する判断手段と、
   前記判断手段にて前記格納手段内のデータが正当であると判断されると、前記特定周波数帯域を前記送信周波数帯域として用いて当該データを送信する送信手段と、を含む、無線通信装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
   前記格納手段は、デュアルポートメモリである、無線通信装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
   前記格納手段は、
   前記受信手段にて受信されたデータを格納する第１記憶手段と、
   前記第１記憶手段に格納されたデータが複写される第２記憶手段と、を含み、
   前記送信制御手段は、前記第１記憶手段内のデータに含まれるデータ検証用情報に基づいて当該データが正当であるかを判断し正当であると判断した場合に前記特定周波数帯域を前記送信周波数帯域として用いて前記第２記憶手段内のデータを送信する第１送信モードと、前記第１記憶手段内のデータが正当であるかを判断することなく前記第２記憶手段内のデータを送信する第２送信モードと、を択一的に実行する、無線通信装置。
7. 請求項６に記載の無線通信装置において、
   前記送信制御手段は、前記第１記憶手段内のデータの属性または当該データを制御するコマンドに基づいて、前記第１送信モードと前記第２送信モードとのいずれかを選択して実行する、無線通信装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の複数の無線通信装置を含み、前記複数の無線通信装置を用いてマルチホップ無線通信を行う、マルチホップ無線通信システム。
9. 送信元が送信用の周波数帯域を一定時間間隔で切り替えながら送信したデータを中継する無線通信装置が行う無線通信方法であって、
   前記送信用の周波数帯域の切り替えに対応し受信周波数帯域を切り替えることによって、前記送信元が送信しているデータを受信し、
   前記受信されたデータを格納手段に格納し、
   前記受信周波数帯域を、前記格納手段内のデータを受信した際に用いた特定受信周波数帯域から他の受信周波数帯域に切り替えると、前記特定周波数帯域を送信周波数帯域として用いて、当該格納手段内のデータを送信する、無線通信方法。
10. 請求項９に記載の無線通信方法において、
    前記受信時のデータ通信速度の時間平均値と、前記送信時のデータ通信速度の時間平均値とが、同じである、無線通信方法。
11. 請求項１から７のいずれか１項に記載の複数の無線通信装置を含むマルチホップ無線通信システムが行うマルチホップ無線通信方法であって、
    前記複数の無線通信装置が共同してマルチホップ無線通信を行う、マルチホップ無線通信方法。